Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Produktivní nástroje pro automobilový průmysl
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Produktivní nástroje pro automobilový průmysl

Moderní automobilový průmysl v současné době využívá supervýkonné materiály, které je třeba kvalitně a efektivně v co nejkratším čase obrobit. Typické součásti motorů, převodovek, zadních i předních os, prvků řízení, brzd i také další speciální díly kladou zvlášť vysoké požadavky na precizní řezné nástroje při zachování jejich odolnosti proti opotřebení. Zde se právě ve velké míře uplatňují nástroje z PKD (polykrystalického diamantu) s nejvyšší mírou inovace.

Například obrábění dílů, jako jsou hlavy válců a motorové bloky ze slitin hliníku vyžaduje vrtání blízko sebe ležících otvorů, na jejichž výslednou přesnost působí silné tepelné zatížení. Díky extrémnímu tepelnému působení při výkonném obrábění hrozí riziko, že se vyvrtané otvory následně zdeformují. K eliminaci těchto rizik musí být pro tyto aplikace vyvinuty nástroje se speciální řeznou geometrií.

Nástroje s řeznými hranami z PKD jsou obzvlášť vhodné i pro opracování vysoce abrazivních materiálů. V těchto případech dosahují vysokých kvalitativních parametrů zároveň při velké efektivnosti, tj. enormních trvanlivostí spolu s vynikající kvalitou obrobených povrchů při extrémní procesní spolehlivosti.


Jemnozrnný PKD materiál s velikostí zrn <4 µm; podíl diamantových zrn: 90 %, použití: vystružování. Velmi ostré řezné hrany pro vynikající kvalitu povrchu.



Středně zrnitý PKD materiál s velikostí zrn 5–10 µm; podíl diamantových zrn: 92 %, použití: univerzální. Vynikající odolnost proti otěru.


PKD materiál, směsice zrn 2–20 µm a 10–35 µm; podíl diamantových zrn: 95 %, použití: frézování. Vysoká odolnost proti opotřebení, aplikace pro velmi abrazivní materiály.

Druhy PKD řezných materiálů pro obrábění

V současné době se používají převážně tři druhy PKD řezných materiálů pro třískové obrábění. Ty se liší zrnitostí a velikostí elementárních syntetických diamantových krystalů, které jsou obsaženy v plnivu. Pro využití při obráběcích operacích jsou určeny jemnozrnné a středně zrnité materiály a směsice ze dvou velikostí zrn. Existují však i ultrajemné a hrubozrnné. K vystružování se nejvíce hodí jemnozrnné, s nimiž se dosahuje vynikajících kvalit povrchů, středně zrnité jsou univerzální pro frézování, vrtání i vystružování. Směsice dvou velikostí zrn je nejvhodnější pro frézování abrazivních materiálů s velkou odolností proti opotřebení.


Výsledek optimalizace vyvrtávacího nástroje na základě FEM simulace (barevně jsou vyznačeny deformace tělesa nástroje).

 
Výsledný precizní vyvrtávací nástroj má tělo z titanové slitiny, je extrémně lehký a odolný proti změnám teplot.


Obrábění skříně elektromotoru:
materiál: AlSi10Mg;
otvor: ø 309 mm;
hmotnost nástroje: 12,5 kg;
řezná rychlost vc: 1 164 m.min-1;
otáčky n: 1 200 1.min-1;
posuv f: 0,3 mm.ot.-1

Nejnovější trend – nástroje pro obor elektrické mobility

S ohledem na požadavky na bezemisní motory a snižování spotřeby fosilních paliv způsobí e-mobilita v budoucnosti energetický obrat. Elektromobily získávají stále větší oblibu i větší podíl na trhu. Elektromotory jsou rovněž používány ve vozech s hybridními pohony.

Skříně elektromotorů jsou z legované hliníkové slitiny a pro jejich opracování se používají i specifické PKD nástroje. V novém oboru pro elektrifikaci v automobilové branži poskytuje koncern Gühring jako významný inovátor pomoc zákazníkům už od začátku na základě dlouholetých zkušeností. Zde nabízí ucelené vyzkoušené koncepty obráběcích operací.

Pro příklad uvedeme unikátní aplikaci obrábění vývrtu statorové části skříně (Ø 309 mm) elektropohonu. Pro tuto operaci se používá poměrně hmotnější a objemnější PKD nástroj, který byl pomocí simulačních metod řádně odlehčen a optimalizován s ohledem na minimální hmotnost a maximální tuhost. Přitěžujícím faktorem však bylo vysoké proměnlivé tepelné zatížení. Výsledný precizní vyvrtávací nástroj má tělo z titanové slitiny, je extrémně lehký a odolný proti změnám teplot. Vyztužení konstrukce těla zaručuje maximální tuhost nástroje, zvyšuje jeho stabilitu a díky jeho nižší hmotnosti je méně zatěžováno vřeteno obráběcího stroje. PKD vodicí lišty a PKD jemně nastavitelné řezné hrany – to vše ve výsledku umožňuje obrábění tak velkých průměrů s přesností IT6 s úzkými tolerancemi geometrických parametrů, přesností polohy a kvality povrchu.

Kombinovaný vrtací a závitovací PKD nástroj výrazně snižuje hlavní i vedlejší časy ve výrobě.

Při obrábění převodové skříně se kombinovaným PKD nástrojem nejdříve vrtá do plného materiálu s parametry n = 8 000 min-1, f = 0,12 mm.ot.-1, následuje cirkulární frézování při n = 10 000 min-1, f = 0,08 mm.ot.-1.

Další trend současnosti – kombinované nástroje

Jako další příklad bylo vybráno obrábění převodové skříně s manuálním řazením. Na této převodové skříni se používá celá řada aplikací PKD nástrojů. V tomto případě se zaměříme na obrábění závitu pro upevnění skříně k samonosné karoserii. Dříve se tato operace prováděla ve dvou krocích s nástroji ze slinutého karbidu – v prvním kroku předvrtání monolitním vrtákem a ve druhém zhotovení závitu monolitní závitovou frézou. Nové řešení nabízí jeden kombinovaný nástroj – vrták sloučený se závitovou frézou z PKD. V hromadné výrobě při použití této varianty dochází k razantnímu zkracování nejen hlavních, ale i vedlejších časů.


Kombinovaný PKD frézovací nástroj pro otvory ložisek příčného ramena nápravy

Kombinovaný PKD frézovací nástroj pro otvory ložisek příčného ramena nápravy

Příčné rameno nápravy je důležitou součástí zavěšení kol, které spojuje karoserii s koly. U limuzíny střední třídy činí celý systém zavěšení kol 20 % hmotnosti automobilu. Příčná ramena představují poměrně komplikované součásti – jsou velmi labilní, tenkostěnná a tím i obtížně obrobitelná. Z těchto důvodů se zde požadují frézovací nástroje s co nejmenšími řeznými silami. PKD nástroj pro tuto operaci kombinuje frézování rovinné čelní plochy ložiska, cirkulární frézování vnitřních obvodových drážek definovaného tvaru a na konec ještě při zpětném pohybu i frézování spodní rovinné plochy. Díky kombinaci těchto tří operací odpadá výměna jednotlivých nástrojů při beztak labilním upnutí obrobku. Vyklonění řezných hran pod osovým úhlem zaručuje měkčí řez. Důmyslný integrovaný tlumič kmitů uvnitř těla nástroje snižuje vibrace při obrábění až o 70 %. Stejnoměrný řez zvyšuje procesní spolehlivost a v konečném důsledku i trvanlivost nástroje.

 

Cirkulární frézování ložisek příčného ramena:
materiál: AlSi7;
otvor: ø 75 mm;
řezná rychlost vc: 1 767 m.min-1;
otáčky n: 7 500 min-1;
posuv vf: 3 750 mm.min
-1

 

Příklady aplikací PKD nástrojů v tomto článku ukazují jejich pokroková řešení. Pro vývoj a konstrukci optimálního nástroje musí být v první řadě kompletní obráběcí proces posouzen jako celek. To platí obzvlášť pro konstrukce složitějších kombinovaných nástrojů, které se využívají pro více pracovních kroků zároveň. Zde již od prvotního definování procesu až po sériové nasazení nástrojů koncern Gühring nabízí své dlouholeté zkušenosti. K dispozici jsou specialisté a techničtí poradci pro PKD i CBN nástroje s celosvětovou působností, kteří jsou připraveni pomoci uživatelům s konkrétními aplikacemi přímo v jejich firmách. Před několika lety byla také spuštěna výroba a renovace těchto nástrojů v České republice v závodě Sulkov u Plzně.

 
Gühring

Dr.-Ing. František Plánička

julie.uhlikova@guehring.de

www.guehring.cz
 

Další články

Nástroje pro obrábění / řezné materiály

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: